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主题:【原创】是是非非Shockley [1] -- 邓侃

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家园 【原创】是是非非Shockley [1]

说起高科技的首都硅谷,Silicon Valley,不能不提老肖,William Shockley。硅谷位于美国加州旧金山市南郊,从前叫圣塔克拉拉谷地,Santa Clara Valley。1971年,一个记者写了一系列报道,题目叫“美国硅谷”。“谷”代表这个地区的地形地貌,“硅”是半导体的基本元素。硅谷由此得名,并成为高科技园区的代名词,譬如北京中关村地区就被成为中国的硅谷。2002年,老肖生前30位同事自发举办了一次追思会,称老肖“把硅带给了硅谷,Brought silicon to Silicon Valley”,口气如同说上帝给世界带来了光,倍极荣耀。

1999年,美国时代周刊评选20世纪100位最有成就的科学家,首推爱因斯坦,老肖也名列其中。1956年诺贝尔物理学奖,颁发给了老肖和他另外两位同事,John Bardeen和Walter Brattain,表彰他们“在半导体领域的研究和晶体管效应的发现”。起初诺贝尔物理学奖只面向纯基础研究,至于把科学化为生产力的应用科学,经常被认为动机中夹杂着或多或少的实际考虑,因此可能侵蚀研究质量。但是老肖他们的研究,对人类科技的发展贡献卓著,有人统计发现,当今世界晶体管的数量比报刊书籍中印刷的词汇的数量还要多。坐在象牙塔顶端的诺贝尔奖评审委员会的老先生们自然不敢忽视这一成就,破天荒地在历史上第一次把诺贝尔物理学奖颁发给了应用科学家老肖和他的同事。

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William Shockley

如果只看这些成就,老肖的一生可以说是伟大的光荣的一生。但是事实并非如此,或许用悲喜交加来概括老肖一生可能更合适。

1945年二战结束后,贝尔实验室任命老肖组建固态物理研究小组,组员包括Bardeen和Brattain。他们的第一个尝试是通过外加电场来影响半导体的导电性能,这个想法是Shockley提出来的。可是不论选用什么材料和配置,实验总是莫名其妙地失败。众人苦思冥想不得其解,直到Bardeen猜测说,失败的原因会不会是因为半导体表面的物质结构与半导体内部的物质结构不同,导致电场无法穿透半导体。这个猜想让大家顿开茅塞,于是大家集中精力研究半导体表面的物质特性。他们每天碰面,交换发现和想法,气氛很high。当他们着力改进半导体和导线的接触面的时候,研究取得了突破性进展。一转眼到了 1947年年底, Bardeen和Brattain成功地设计出了点接触式晶体管,实现了老肖的预想。但是遗憾的是,当时老肖不在场。

和大家一起跌打滚爬两年多,最辉煌的时刻来临的时候,却被错过了,老肖心里当然很不是滋味。更让老肖恼火的是,贝尔实验室的律师在申请专利的时候,居然不把老肖的名字列在专利发明人中。老肖的愤怒不完全是出于嫉妒,他认为Bardeen和Brattain的设计的理论基础是我老肖的场效应理论。就像踢球一样,不应该把所有功劳都让临门一脚的射手独占,场外教练员的指导才是最重要的。不过老肖的反应有点过激,他四下活动,企图让自己成为这些专利的唯一发明人。而且明人不做暗事,他还把自己的打算告诉了Bardeen和Brattain。这两位也火了,分一羹也罢了,想吃独食,没门。

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John Bardeen

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Walter Brattain

与此同时,老肖悄悄琢磨如何改进点接触式设计,企图超越Bardeen和Brattain的成就。老肖不愧是高人,经过两年的疯狂工作,他发明了三明治式的新设计。这一设计,以它出色的性能和简易的制造工艺,完胜Bardeen和Brattain的设计。不仅设计取得巨大成功,而且情急之下,老肖还写了近 600页的巨著,成为日后半导体理论的葵花宝典。彻底奠定了老肖在半导体领域理论和应用的无人望其项背的宗师地位。

荣誉与掌声接踵而来,1951年,老肖被选为美国科学院院士,时年仅仅41岁。两年后,获得了美国科学院物理大奖,以及其它很多奖项。老肖当然觉得很爽,但是Bardeen和Brattain却很郁闷。贝尔实验室的领导总是煞费苦心地把这些在半导体领域的成就,说成是三个人的集体智慧的结晶。老肖非但不开窍,反而屡屡激怒本已郁闷的两位同事,而且还小家子气地阻挠二位参与三明治式设计的进一步研究。Bardeen和Brattain二位也是心气颇高的人,哪里能忍受这份挤兑。终于分手,从此这两位高人,再也没有涉足晶体管的研究。老肖的一点小算盘,造成了人类科技进步无法估量的大损失。

尽管如此,1956年的诺贝尔物理学奖,没有忘记John Bardeen和Walter Brattain。对此,且看老肖是怎么评论的?

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